《高级云架构教学》课件

高级云架构教学本课程旨在为学员提供高级云架构设计的全面知识和实践技能我们将深入探讨云计算的核心概念，并通过案例研究、动手实验等多种方式，帮助学员掌握云原生架构、多云战略、云安全等关键技术通过本课程的学习，学员将能够设计和实施可扩展、高可用、安全的云架构，以满足企业日益增长的业务需求课程概述1课程目标2学习内容使学员掌握云架构设计的核心涵盖云计算基础、云原生架构原则和方法，具备设计和实施、多云战略、云安全、高级云架构的能力DevOps等多个方面的内容3考核方式包括理论考试、案例分析、动手实验等多种形式，全面评估学员的学习成果云计算基础回顾云计算定义服务模式部署模型一种按需提供计算资源的服务模式，用IaaS、PaaS、SaaS基础设施即服务、公有云、私有云、混合云不同的部署户可以通过网络获取计算能力、存储空平台即服务、软件即服务，分别提供不方式适用于不同的业务场景和安全需求间和应用服务同层次的云服务云架构设计原则可扩展性高可用性安全性云架构应具备弹性伸缩确保云服务在各种故障保护云环境中的数据和的能力，能够根据业务情况下仍能持续提供服应用免受未经授权的访需求动态调整资源规模务，减少业务中断时间问和攻击，维护数据的完整性和保密性成本优化通过合理的资源配置和管理，降低云服务的总体成本，提高资源利用率多云战略多云环境的优势多云管理挑战避免厂商锁定、提高容错能力、资源管理复杂性、安全策略一致优化成本、满足合规性要求性、应用迁移难度、成本控制多云架构设计统一管理平台、跨云网络连接、数据同步方案、应用可移植性云原生架构微服务容器化服务网格声明式API将应用拆分为小型、自治的使用容器技术打包和部署应提供服务间的流量管理、安使用API描述应用所需的状态服务，提高可维护性和可扩用，实现快速迭代和一致性全和可观察性，简化微服务，由系统自动实现和维护展性运行环境治理容器技术深度剖析Docker架构容器生命周期管理容器网络容器存储镜像、容器、仓库、Docker容器的创建、启动、停止、容器间的网络通信、容器与容器的持久化存储、数据卷Engine等核心组件及其工作删除等操作，以及容器的资宿主机的网络连接、容器网、存储驱动、存储性能优化原理源管理络安全入门KubernetesKubernetes架构核心概念Master节点、Worker节点、Pod、Service、Deploymentetcd、kube-apiserver、Kubernetes中最小的部署单kube-scheduler、kube-元、服务发现和负载均衡、应用controller-manager等核心组部署和管理件资源管理和调度CPU、内存、存储等资源的分配和管理，以及Pod的调度策略进阶Kubernetes自动伸缩滚动更新和回滚配置管理健康检查和自愈根据应用负载自动调整Pod的在不中断服务的情况下更新应使用ConfigMap和Secret管定期检查Pod的健康状态，并数量，保证应用的性能和可用用版本，并能在出现问题时快理应用的配置信息，实现配置在出现故障时自动重启或替换性速回滚与代码分离服务网格Istio架构Envoy代理、控制平面、数据平面等组件及其工作原理流量管理流量路由、负载均衡、灰度发布、流量镜像等功能安全服务间认证、授权、加密等安全策略可观察性指标收集、日志记录、分布式追踪等功能，帮助用户了解服务的运行状态无服务器架构函数即服务（FaaS）事件驱动架构将应用拆分为独立的函数，按需执行，无需管理服务器函数由事件触发执行，实现异步处理和高并发无服务器框架对比使用场景和最佳实践AWS Lambda、Azure Functions、Google Cloud适用于事件处理、API网关、数据处理等场景，以及无服务器Functions等框架的特点和适用场景架构的最佳实践云存储解决方案对象存储块存储文件存储存储性能优化适用于存储非结构化数据，适用于存储需要高性能和低适用于存储共享文件，如企通过选择合适的存储类型、如图片、视频、文档等，具延迟的数据，如数据库、虚业文档、媒体文件等配置缓存、使用CDN等方式有高可扩展性和低成本的特拟机磁盘等提高存储性能点云数据库选型关系型数据库NoSQL数据库数据仓库适用于需要事务支持和适用于需要高可扩展性适用于分析型应用，如强一致性的应用，如金和灵活性的应用，如社报表、BI等融系统、电商平台等交网络、物联网等数据湖适用于存储各种类型的数据，并支持多种分析工具大数据处理架构Hadoop生态系统HDFS、MapReduce、YARN等组件及其工作原理Spark架构Spark Core、Spark SQL、Spark Streaming等组件及其工作原理流处理vs批处理流处理适用于实时数据处理，批处理适用于离线数据处理实时数据处理架构Kafka、Flink、Storm等技术及其应用人工智能和机器学习在云中的应用云端AI/ML服务AWS SageMaker、Azure MachineLearning、Google AIPlatform等服务及其特点分布式机器学习使用Spark MLlib、TensorFlow等框架进行分布式模型训练AI/ML工作流架构数据准备、模型训练、模型评估、模型部署等环节及其自动化GPU加速计算使用GPU加速模型训练和推理，提高性能边缘计算与云边缘计算架构云边协同5G与边缘计算物联网架构将计算能力部署到离用户更云端负责数据存储和模型训5G提供高速低延迟的网络连设备、边缘节点、云端组成近的边缘节点，降低延迟练，边缘节点负责数据采集接，加速边缘计算的应用完整的物联网架构和模型推理云安全架构身份和访问管理数据加密网络安全控制用户对云资源的访对云端数据进行加密，使用防火墙、入侵检测问权限，防止未经授权保护数据的机密性系统等工具保护云网络的访问的安全合规性和治理满足各种合规性要求，并建立完善的治理体系与云DevOpsCI/CD流水线自动化构建、测试和部署应用，提高开发效率基础设施即代码使用代码管理和配置基础设施，实现自动化部署和管理配置管理使用Ansible、Chef、Puppet等工具管理和配置服务器监控和日志管理收集和分析应用的监控数据和日志，及时发现和解决问题云成本优化资源rightsizing根据应用的实际需求调整资源规格，避免资源浪费预留实例和Spot实例使用预留实例和Spot实例降低云服务的成本自动化成本管理使用云厂商提供的成本管理工具或第三方工具自动化成本管理FinOps实践建立FinOps文化，让开发团队和运维团队共同参与成本优化云迁移策略迁移评估迁移方法数据迁移考虑评估现有应用的迁移风重新托管、重构、重建数据迁移的安全性和一险和成本，并制定详细不同的迁移方法适用致性，以及数据迁移的的迁移计划于不同的应用性能迁移后优化迁移后对应用进行优化，提高性能和降低成本高可用性设计多可用区架构将应用部署到多个可用区，提高容错能力灾难恢复设计建立灾难恢复计划，并在灾难发生时快速恢复服务负载均衡策略使用负载均衡器将流量分发到多个服务器，提高性能和可用性自动故障转移在服务器发生故障时自动将流量转移到其他服务器，保证服务的持续可用性性能优化应用性能监控使用APM工具监控应用的性能指标，及时发现和解决性能问题数据库优化优化数据库的查询语句、索引和配置，提高数据库性能缓存策略使用缓存减少数据库的访问压力，提高应用的响应速度CDN和全球加速使用CDN和全球加速服务加速内容的传输，提高用户体验可观察性和监控日志指标追踪收集和分析应用的日志收集和分析应用的性能使用分布式追踪技术追，了解应用的运行状态指标，及时发现和解决踪请求的调用链，定位性能问题性能瓶颈可视化和仪表板使用可视化工具将监控数据展示在仪表板上，方便用户查看云网络架构VPC设计混合云网络软件定义网络（SDN网络安全组和ACL）创建虚拟私有云，隔离云上使用VPN或专线连接云上和使用网络安全组和ACL控制的网络环境云下的网络，实现混合云部使用SDN技术灵活配置网络网络流量，保护云网络的安署策略全身份认证和授权单点登录（SSO）使用SSO实现用户一次登录即可访问多个应用多因素认证使用多因素认证提高身份认证的安全性角色基础访问控制（RBAC）使用RBAC控制用户对云资源的访问权限零信任安全模型采用零信任安全模型，对所有用户和设备进行认证和授权管理和网关APIAPI设计最佳实践API网关功能版本控制和文档遵循RESTful API设计提供API的路由、认证对API进行版本控制，原则，设计易于使用和、授权、限流等功能并提供清晰的API文档维护的API API安全保护API的安全，防止未经授权的访问和攻击事件驱动架构消息队列使用消息队列实现异步通信，解耦服务发布/订阅模型使用发布/订阅模型实现事件的广播事件溯源将所有事件存储下来，用于审计和重构CQRS模式将读写操作分离，提高性能数据流处理流处理框架对比Flink、Spark Streaming、Kafka Streams等框架的特点和适用场景实时分析架构使用流处理框架进行实时数据分析流批一体化将流处理和批处理结合起来，提高数据处理的效率状态管理和容错管理流处理中的状态，并保证容错性云原生数据库NewSQL数据库分布式事务数据一致性模型结合了关系型数据库和保证分布式事务的一致选择合适的数据一致性NoSQL数据库的优点，性模型提供高可扩展性和事务支持云数据库性能调优对云数据库进行性能调优容器编排进阶自定义资源和控制器使用CRD和Controller扩展Kubernetes的功能准入控制使用准入控制策略控制集群的访问网络策略使用网络策略隔离容器间的网络流量多集群管理使用Karmada、Fleet等工具管理多个Kubernetes集群服务发现与配置管理服务注册与发现模式使用服务注册与发现模式实现服务间的自动发现配置中心设计设计高可用、可扩展的配置中心动态配置更新实现动态配置更新，无需重启服务服务健康检查对服务进行健康检查，及时发现和解决问题云原生存储容器持久化存储分布式文件系统存储编排数据备份和恢复为容器提供持久化存储使用Ceph、GlusterFS等分布使用存储编排工具管理存储资对数据进行备份和恢复式文件系统提供存储源无状态有状态应用vs状态管理策略有状态服务的扩展数据一致性挑战案例分析选择合适的状态管理策略扩展有状态服务解决数据一致性挑战分析无状态应用和有状态应用的案例云原生消息系统消息队列选型选择合适的消息队列消息持久化对消息进行持久化消息顺序和重复消费保证消息的顺序和避免重复消费分布式消息系统架构设计分布式消息系统架构分布式追踪OpenTelemetr追踪上下文传播采样策略y介绍传播追踪上下文选择合适的采样策略介绍OpenTelemetry追踪数据分析分析追踪数据混沌工程原理和实践介绍混沌工程的原理和实践故障注入技术使用故障注入技术进行测试弹性测试进行弹性测试混沌实验设计设计混沌实验GitOpsGitOps工作流配置即代码介绍GitOps工作流将配置作为代码进行管理GitOps工具链持续部署最佳实践使用GitOps工具链介绍持续部署最佳实践云原生安全镜像安全运行时安全网络策略和隔离保证镜像安全保证运行时安全使用网络策略和隔离安全合规自动化自动化安全合规服务网格高级主题多集群服务网格流量管理高级特性网格扩展和自定义性能优化构建多集群服务网格使用流量管理高级特性扩展和自定义网格优化服务网格的性能架构模式ServerlessBaaS vsFaaS对比BaaS和FaaS事件源映射使用事件源映射冷启动优化优化冷启动Serverless框架对比对比Serverless框架云原生CI/CDpipeline即代码蓝绿部署和金丝雀持续测试发布使用pipeline即代码进行持续测试使用蓝绿部署和金丝雀发布部署策略和回滚机制选择合适的部署策略和回滚机制云原生监控和日志监控即代码使用监控即代码日志聚合和分析聚合和分析日志告警和通知策略设置告警和通知策略AIOps在监控中的应用应用AIOps在监控中微服务治理服务契约测试断路器模式进行服务契约测试使用断路器模式限流和熔断版本管理策略进行限流和熔断选择合适的版本管理策略云原生数据分析实时数据仓库数据湖架构机器学习流水线构建实时数据仓库构建数据湖架构构建机器学习流水线大规模数据处理优化优化大规模数据处理多云管理平台多云资源编排编排多云资源统一身份管理进行统一身份管理多云监控和计费监控和计费多云资源云间数据同步同步云间数据云网络高级主题服务网格vs API网关对比服务网格和API网关网络策略即代码使用网络策略即代码网络性能优化优化网络性能跨云网络连接连接跨云网络云原生存储高级主题存储类型选择策略数据分层和生命周存储性能调优期管理选择合适的存储类型调优存储性能进行数据分层和生命周期管理跨区域数据复制进行跨区域数据复制云原生应用性能管理分布式追踪分析进行分布式追踪分析性能瓶颈识别识别性能瓶颈自动化性能测试进行自动化性能测试性能问题根因分析分析性能问题根因云计算经济学TCO分析进行TCO分析按需定价vs预留定价对比按需定价和预留定价多云成本对比对比多云成本FinOps最佳实践实践FinOps云合规和治理数据主权和本地化合规即代码审计和报告自动化保证数据主权和本地化使用合规即代码自动化审计和报告多云环境的策略执行在多云环境执行策略云原生模式和反模式云设计模式介绍云设计模式分布式系统反模式介绍分布式系统反模式性能反模式介绍性能反模式安全反模式介绍安全反模式高级故障排除分布式系统调试技术使用分布式系统调试技术性能剖析工具使用性能剖析工具日志分析最佳实践实践日志分析问题根因分析方法分析问题根因云原生重构单体到微服务的迁数据库重构技术重构风险管理移策略使用数据库重构技术管理重构风险使用单体到微服务的迁移策略案例研究研究案例实践SRESLO和SLI定义定义SLO和SLI错误预算使用错误预算可靠性工程最佳实践实践可靠性工程自动化运维进行自动化运维云原生架构评估架构评估框架使用架构评估框架性能和可伸缩性评估评估性能和可伸缩性安全性评估评估安全性成本效益分析分析成本效益未来趋势量子计算在云中的应用下一代容器技术AI驱动的云管理绿色计算和可持续性量子计算在云中的应用将越来下一代容器技术将更加轻量级AI将驱动云管理更加智能化，绿色计算和可持续性将成为云越广泛，为解决复杂问题提供、安全和高效，进一步提高应实现自动化资源调度、故障预发展的重要方向，降低能源消新的可能性用的部署和运行效率测和优化耗，减少环境影响案例研究大规模云迁移挑战和解决方案大规模云迁移面临诸多挑战，例如数据迁移、应用兼容性等，需要制定合理的解决方案架构设计决策在架构设计阶段需要考虑诸多因素，例如可扩展性、高可用性、安全性等性能优化策略云迁移后需要对应用进行性能优化，以提高用户体验经验教训从大规模云迁移项目中总结经验教训，为后续项目提供参考案例研究云原生应用改造遗留系统现代化将遗留系统进行现代化改造，以适应云原生环境微服务拆分策略制定合理的微服务拆分策略，将单体应用拆分为多个微服务数据库重构对数据库进行重构，以适应云原生环境持续交付流程改进改进持续交付流程，实现快速迭代和部署动手实验云原生应用部署Kubernetes集群微服务部署和服务监控和日志系统配搭建发现置搭建Kubernetes集群部署微服务并进行服务配置监控和日志系统发现CI/CD流水线构建构建CI/CD流水线课程总结1核心概念回顾回顾本课程的核心概念，例如云原生架构、多云战略、云安全等2最佳实践总结总结本课程的最佳实践，为学员提供参考3进阶学习路径为学员提供进阶学习路径，帮助学员深入学习云架构4QA解答学员的疑问，并进行交流。